HFST 1, 2: INTRO EN INTERACTIES IN WATERIGE OMGEVING
ALGEMENE SAMENVATTING
HST 1
3 hoofddisciplines biochemie:
1. Structurele biochemie: relatie tss biologische functie en chemische structuur
2. Metabolisme: totale chemische reacties in levende materie
3. Genetische biochemie: chemie van processen die biologische info bewaren en overdragen,, bevat ook
moleculaire genetica
Lichaam is georganiseerd in alle biologische reacties
=> mogelijke reacties in vitro/vivo zijn essentieel hetzelfde, maar:
Chemische: biochemische:
LICHAAM STOFFEN
1) C, H, O, N
▪ 4 basisch elementen > 99% celmassa
▪ 50% droge cel (zonder H20) bestaat uit C
2) S, P, Na+, K+, Cl-, Ca2+, Mg2+
3) Fe => belangrijk voor bloed
4) Spoorelementen
BOUWSTENEN
Macromolecule (polymeer) Monomeer Linker (verbinding) functie
Proteïne = polypeptide Aminozuren Peptide (amide) Structuur, enzymen,
hormonen, receptoren
Polysachariden Monosachariden Glycoside (ether: (O)) Structuur, energie
opslag
Nucleïnezuren (DNA, RNA) Nucleotide Fosfodiëster ( (P) ) Opslag, overdracht
= polynucleotide genetische info
, Lipiden (maar 3 vetzuren!) Vetzuren ester Energie opslag,
membranen
STEREOCHEMIE
Asymmetrische C-atoom = heeft 4# functionele groepen
1. Prioriteit toekennen adhv hoogst atoomnummer (S > O > N > C > H)
2. Volgorde 1 -2 – 3
a. linksdraaiend = S
b. rechtsdraaiend = R
3. OPGELET! Indien laatste prioriteit naar voor =>> S en R omdraaien!
# stereochemische producten hebben # fysiologische effecten
- Enantiomeren (R en S): zelfde fysische (kookpunt..) en
chemische (reactiviteit..) eigenschappen
- Diastereomeren (geen R en S): zelfde chemische
eigenschappen maar verschillende fysische eigenschappen
VERSCHIL PROKARYOOT EN EUKARYOOT
Opgelet! Virussen zijn NIET cellulair, RNA of DNA is omgeven door proteïnen => gastheer nodig voor aanmaak want
hebben zelf geen metabolisme
MICROSCOPEN
- Licht microscoop: resolutie van 200 nm
o Weinig detail, relatief lage resolutie
- Fluorescentie microscopie: resolutie van 200 nm
o Meer zichtbare details, gekleurde structuren (bv NPC)
- Elektronen microscoop: resolutie van 2 nm
o Veel detail, hoge resolutie
- Atomic force microscopy: resolutie enkele Angstrom (= 0.1 nm)
OPPERVLAKTE CEL
,Groter is NIET per se complexer =>> gwn meer cellen
- Oppervlakte/volume ratio blijft ±constant: enkel hoeveelheid cellen vergroot
!Uitzondering; zenuwcellen
▪ 1 cel kan tot 1 meter lang zijn
VB cellen:
STAM CELLEN
- Kan differentiëren tot # cellen
o celfunctie bepaald door DNA
o gelijkaardige cellen organiseren zich in weefsels met specifieke functie (zie figuur hierboven)
o organisatie mogelijk door covalente en niet-covalente bindingen
Farmaceutisch belang:
Indien orgaan kapot =>> kan vervangen worden door artificieel nagemaakt orgaan door stamcellen
HST 2
Covalente bindingen
= aaneenschakeling monomeren tot macromoleculen
Soorten bindingen:
- peptide bindingen => proteïne
- fosfodiëster binding => nucleïnezuren
- glycosidische binding => polysachariden
, - ester verbinding => lipiden
SOORT NIET-COVALENTE INTERACTIES
complexe 3D structuur van macromoleculen
belangrijk voor structuur, stabiliteit en functie van macromoleculen
- binding is reversibel
- makkelijk te vormen/afbreken
o cruciaal voor transiënte (tijdelijke) interacties bv substraat – enzym
soorten bindingen: allemaal electrostatisch
- zoutbruggen: tss geladen deeltjes => proteïnen
- Vander Waals interacties: hydrofoob, tss niet-geladen deeltjes => proteïnen, lipiden
-
- H-bruggen = semi-covalente binding want delen e paar => proteïnen, nucleïnezuren
EKTROSTATISCHE INTERACTIES
Meest eenvoudig: tussen geladen deeltjes = zoutbrug
Aantrekking dmv Wet van Coulomb
- Lading afh. van molecule en omgeving
- + lading vaak vanuit geprotoneerd amine (-NH3+)
- - lading vaak vanuit geprotoneerde carboxylfunctie ( - COO-)
Geprotoneerd of niet-geprotoneerd is afh van pH !
Vander Waals interacties = hydrofoob, tussen C-H ( ! ongeladen deeltjes)
- Induced dipool-dipool interactie
Waterstof bruggen (lengte = 0.3 nm)
binding tss H-atoom, gebonden aan een elektronegatief atoom en een elektronenpaar op
een ander elektronegatief O, N of F-atoom
- O of N gebonden aan H = H-donor
- O, N of F (niet gebonden aan H) met elektronenpaar = H-acceptor
H2O kan 4 H-bruggen vormen
o 2x elektronenparen op O (acceptor)
o 2x H-atoom (donor)
Sterke van H-brug:
- Hoe rechter de 3 opeenvolgende bindingen, hoe sterker
ALGEMENE SAMENVATTING
HST 1
3 hoofddisciplines biochemie:
1. Structurele biochemie: relatie tss biologische functie en chemische structuur
2. Metabolisme: totale chemische reacties in levende materie
3. Genetische biochemie: chemie van processen die biologische info bewaren en overdragen,, bevat ook
moleculaire genetica
Lichaam is georganiseerd in alle biologische reacties
=> mogelijke reacties in vitro/vivo zijn essentieel hetzelfde, maar:
Chemische: biochemische:
LICHAAM STOFFEN
1) C, H, O, N
▪ 4 basisch elementen > 99% celmassa
▪ 50% droge cel (zonder H20) bestaat uit C
2) S, P, Na+, K+, Cl-, Ca2+, Mg2+
3) Fe => belangrijk voor bloed
4) Spoorelementen
BOUWSTENEN
Macromolecule (polymeer) Monomeer Linker (verbinding) functie
Proteïne = polypeptide Aminozuren Peptide (amide) Structuur, enzymen,
hormonen, receptoren
Polysachariden Monosachariden Glycoside (ether: (O)) Structuur, energie
opslag
Nucleïnezuren (DNA, RNA) Nucleotide Fosfodiëster ( (P) ) Opslag, overdracht
= polynucleotide genetische info
, Lipiden (maar 3 vetzuren!) Vetzuren ester Energie opslag,
membranen
STEREOCHEMIE
Asymmetrische C-atoom = heeft 4# functionele groepen
1. Prioriteit toekennen adhv hoogst atoomnummer (S > O > N > C > H)
2. Volgorde 1 -2 – 3
a. linksdraaiend = S
b. rechtsdraaiend = R
3. OPGELET! Indien laatste prioriteit naar voor =>> S en R omdraaien!
# stereochemische producten hebben # fysiologische effecten
- Enantiomeren (R en S): zelfde fysische (kookpunt..) en
chemische (reactiviteit..) eigenschappen
- Diastereomeren (geen R en S): zelfde chemische
eigenschappen maar verschillende fysische eigenschappen
VERSCHIL PROKARYOOT EN EUKARYOOT
Opgelet! Virussen zijn NIET cellulair, RNA of DNA is omgeven door proteïnen => gastheer nodig voor aanmaak want
hebben zelf geen metabolisme
MICROSCOPEN
- Licht microscoop: resolutie van 200 nm
o Weinig detail, relatief lage resolutie
- Fluorescentie microscopie: resolutie van 200 nm
o Meer zichtbare details, gekleurde structuren (bv NPC)
- Elektronen microscoop: resolutie van 2 nm
o Veel detail, hoge resolutie
- Atomic force microscopy: resolutie enkele Angstrom (= 0.1 nm)
OPPERVLAKTE CEL
,Groter is NIET per se complexer =>> gwn meer cellen
- Oppervlakte/volume ratio blijft ±constant: enkel hoeveelheid cellen vergroot
!Uitzondering; zenuwcellen
▪ 1 cel kan tot 1 meter lang zijn
VB cellen:
STAM CELLEN
- Kan differentiëren tot # cellen
o celfunctie bepaald door DNA
o gelijkaardige cellen organiseren zich in weefsels met specifieke functie (zie figuur hierboven)
o organisatie mogelijk door covalente en niet-covalente bindingen
Farmaceutisch belang:
Indien orgaan kapot =>> kan vervangen worden door artificieel nagemaakt orgaan door stamcellen
HST 2
Covalente bindingen
= aaneenschakeling monomeren tot macromoleculen
Soorten bindingen:
- peptide bindingen => proteïne
- fosfodiëster binding => nucleïnezuren
- glycosidische binding => polysachariden
, - ester verbinding => lipiden
SOORT NIET-COVALENTE INTERACTIES
complexe 3D structuur van macromoleculen
belangrijk voor structuur, stabiliteit en functie van macromoleculen
- binding is reversibel
- makkelijk te vormen/afbreken
o cruciaal voor transiënte (tijdelijke) interacties bv substraat – enzym
soorten bindingen: allemaal electrostatisch
- zoutbruggen: tss geladen deeltjes => proteïnen
- Vander Waals interacties: hydrofoob, tss niet-geladen deeltjes => proteïnen, lipiden
-
- H-bruggen = semi-covalente binding want delen e paar => proteïnen, nucleïnezuren
EKTROSTATISCHE INTERACTIES
Meest eenvoudig: tussen geladen deeltjes = zoutbrug
Aantrekking dmv Wet van Coulomb
- Lading afh. van molecule en omgeving
- + lading vaak vanuit geprotoneerd amine (-NH3+)
- - lading vaak vanuit geprotoneerde carboxylfunctie ( - COO-)
Geprotoneerd of niet-geprotoneerd is afh van pH !
Vander Waals interacties = hydrofoob, tussen C-H ( ! ongeladen deeltjes)
- Induced dipool-dipool interactie
Waterstof bruggen (lengte = 0.3 nm)
binding tss H-atoom, gebonden aan een elektronegatief atoom en een elektronenpaar op
een ander elektronegatief O, N of F-atoom
- O of N gebonden aan H = H-donor
- O, N of F (niet gebonden aan H) met elektronenpaar = H-acceptor
H2O kan 4 H-bruggen vormen
o 2x elektronenparen op O (acceptor)
o 2x H-atoom (donor)
Sterke van H-brug:
- Hoe rechter de 3 opeenvolgende bindingen, hoe sterker
